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1、 金屬圓罐封蓋機結構設計答辯人：江 指導老師：學號：機電工程學院機械設計制造及其自動化 設計方案02目錄C C設計目的與背景01主要零部件設計03總結04PART01設計目的與背景0密封包裝在人們生活中隨處可見，密封的機械在各行各業(yè)中也應用的十分廣泛，比如封口機，封蓋機，封罐機等，用于制藥，日化，食品，飲料，化工等行業(yè)。罐頭食品可長期保持良好的品質，為消費者提供衛(wèi)生和營養(yǎng)的食品。因此需設計一款針對于金屬圓罐的密封機器，該機器要能密封罐頭蓋為直徑60毫米，罐高為72毫米的產品。設計目的0市面上有許多類型的封罐機，。根據自動化程度，可分為半自動封罐機和自動封罐機。半自動封罐機一般由手板封罐機，氣動

2、封罐機和電動封罐機組成。一般適用于小型企業(yè)生產，單件生產，小批量生產工廠。而自動封罐機一般用于自動化生產線和批量生產線。由于該模型是從鉆孔機轉換而來的，目前的家用封口機是大而笨重的封罐機。但是成本高，產量高，技術質量高，深受大企業(yè)的青睞。設計背景PART02設計方案如圖所示，齒輪1固定地連接到轉盤2，齒輪3固定到旋轉套筒4和凸輪5，6。 齒輪1帶動導桿7、9轉動，兩個導桿的上端安裝了滾子并與凸輪5、6輪廓接觸； 與齒輪3同步旋轉的5，6使頭道卷封輪8和二道卷封輪10進行徑向進給運動以完成密封操作。 罐身13安裝在上壓頭11和下壓頭12之間。 由于齒輪1和齒輪3的轉速不同，轉盤2與凸輪5、6的轉

3、速也不同，保證凸輪轉完一周才完成封罐。整體設計三維圖主視圖左視圖PART03主要零部件設計齒輪設計大齒輪帶動凸輪旋轉，轉速需要160r/min,小齒輪帶動轉盤旋轉，轉速需要96r/min。1、2-封罐機大小齒輪 3、4中間軸大小齒輪 5皮帶輪 6電機 封罐機傳動簡圖選用直齒圓柱齒輪傳動， 查表選擇小齒輪材料為40Cr（調質），硬度為280HBS，大齒輪材料為45鋼（調質），硬度為240HBS，兩者材料硬度差為40HBS按齒面接觸強度設計，可以算得d1=30.25mm，m=1.5125mm按齒根彎曲強度設計，可以算得m=1.485mm由于齒輪模數m的大小主要取決于彎曲疲勞強度所決定的承載能力，而

4、齒面接觸疲勞強度所決定的承載能力，僅與齒輪直徑有關，可選取彎曲強度算得模數1.485mm并就近圓整為標準值m=1.5mm,按接觸強度算得的分度圓直徑d1=30.25mm。卷邊滾輪卷邊要求(1)卷邊頂部要圓滑，無向內突起的起筋和碎裂。(2)卷邊下部光滑，無牙齒、鐵舌、翻牙形、損傷、接縫卷邊松動等缺陷。（上空隙Uc和下空隙Lc盡量小。）(3)重疊率：卷邊內部罐身鉤和罐頂底鉤重疊率要超過45%以上。=(BH+CH+1.1tc-W)/W-(2.6tc+1.1tb)100%卷邊過程分析卷邊輪的徑向進給量S可由下式表示： S=(a1-a2)/nZ (mm/r)式中：a1當卷邊輪開始滾動時，卷封輪中心與罐體

5、中心之間的距離（mm）；a2當卷邊輪完成密封操作時，卷封輪中心到罐體中心距離（mm）；n當卷邊輪徑向推進a1-a2時，主軸上卷封輪的轉數（r）；Z同時做同一作業(yè)卷封輪個數。卷邊輪的理想卷曲曲線分析 第一卷邊輪的徑向進給距離一般為總徑向進給距離的70-80。第二道為20-30。為了不影響卷邊質量、生產效率以及獲得優(yōu)異的密封質量，不應選擇S太大。參照現有的封口機型號，選取S總=4.7mm，第一道滾輪徑向進給量 S1=3.5mm，第二道S2=1.2mm。由分析計算得：一道滾輪參數r2=18mm；r3=12mm；r4=4mm；r5=mm；二道滾輪參數r2=6mm；r3=25mm；r4=30mm；r5=

6、14mm。卷邊輪的參數確定凸輪輪廓設計設計要求：1、推桿類型：對心直動滾子推桿2、工作條件：高速輕載3、對導桿的運動要求為：當凸輪旋轉30，導桿向罐體中心偏移8mm(裝卸)當凸輪旋轉77，導桿向中心偏移3.5mm(進給)當凸輪旋轉190，導桿保持當凸輪旋轉30，導桿遠離罐體中心偏移11.5mm當凸輪旋轉33，導桿保持不變（1）在設計先要設計確定凸輪機構的基本尺寸設初步確定凸輪的基圓半徑r0=50mm，推桿滾子半徑rr=10mm。其次要選定推桿的運動的運動規(guī)律，因其工作條件為高速輕載，因選用amax和jmax較小的運動規(guī)律，以保證推桿運動的平穩(wěn)性和工作精度。由下表可知，本推程運動規(guī)律可選用正選加

7、速度運動規(guī)律，回程運動規(guī)律可選用五次多項式運動規(guī)律運動規(guī)律運動規(guī)律最大速度最大速度Vmax(h/0)*最大加速度最大加速度amax(h/0)*最大躍度最大躍度jmax(h/0)*適用場合適用場合等速運動1.00低速輕載等加速運動2.004.00中速輕載余弦加速度1.574.93中低速重載正弦加速度2.006.2839.5中高速輕載五次多項式1.885.7760.0高速中載(2)求理論廓線和實際輪廓xyxy00.0050.000.0040.0054.3049.153.6038.46108.6549.037.2637.64350-8.6849.24-7.2940.63355-4.3649.81-3

8、.6640.513600.0050.000.0040.00MATLB數據整合模擬凸輪結構優(yōu)化整合為使結構更加緊湊、體積更小, 將進給凸輪設計成整體式，由于結構配置上的特殊性, 相對圖的工作循環(huán)圖來說, 頭道凸輪曲線應超前二道凸輪曲線30, 這樣頭道、二道滾輪才能做到真正同步。PART04總結 通過對大量的原理和方案選擇，又經過了零件參數的計算，最終設計出此項機械結構。采用了二重卷邊的封罐原理，電機帶到皮帶輪，再用齒輪傳遞扭矩，兩個齒輪帶動導桿繞罐體旋轉并且在凸輪槽里移動完成封罐操作。該封罐機適用于小企業(yè)生產，單件生產，小批量生產的工廠。擁有操作簡單、結構緊湊、噪音小、效率高，可連續(xù)運行，故障率低，維護成本低等優(yōu)點。 雖然已經完成了對基本要求的實現，但是仍然有許多不完美之處，倘若可以改進，那么在此結構的基礎上，可以實現在以下的兩個方面：1. 此封罐機是半自動封罐機，所以可以添加新的功能，比自動升降罐體。2. 可以優(yōu)化結構，實現減輕運動過程中零件與零件之間的磨損，提高封罐機的使用壽命。感謝聆聽 批評指導答辯人：李雙江 指導老師：畢永利機電工程學院機械專業(yè)15級